矩陣論(第2版)

矩陣論(第2版)

《矩陣論(第2版)》是2013年清華大學出版社出版的圖書,作者是方保鎔、周繼東、李醫民。

基本介紹

  • 書名:矩陣論(第2版)
  • 作者:方保鎔、周繼東、李醫民
  • ISBN:9787302332695
  • 定價:45元
  • 出版社:清華大學出版社
  • 出版時間:2013年
  • 裝幀:平裝
圖書簡介,前言,目錄,

圖書簡介


本書比較全面、系統地介紹了矩陣的基本理論、方法及其套用. 全書分上、下兩篇,上篇為基礎篇,下篇為套用篇,共8章,分別介紹了矩陣的幾何理論(包括線性空間與線性運算元,內積空間與等積變換),λ矩陣與若爾當標準形,矩陣的分解,賦范線性空間與矩陣範數,矩陣微積分及其套用,廣義逆矩陣及其套用,幾類特殊矩陣與特殊積(如非負矩陣與正矩陣、循環矩陣與素矩陣、隨機矩陣和雙隨機矩陣、單調矩陣、M矩陣與H矩陣、T矩陣與漢克爾矩陣以及克羅內克積、阿達馬積與反積等),前7章每章均配有一定數量的習題. 附錄中還給出了15套模擬自測試題. 所有習題和自測題(約1300題)的詳細解答,即將由清華大學出版社另行出版.
本書可作為理工科大學各專業研究生的學位課程教材,也可作為理工科和師範類院校高年級本科生的選修課教材,並可供有關專業的教師和工程技術人員參考.

前言


隨著科學技術的迅速發展,古典的線性代數知識已不能滿足現代科技的需要,矩陣的理論和方法業已成為現代科技領域必不可少的工具. 諸如數值分析、最佳化理論、微分方程、機率統計、控制論、力學、電子學、網路等學科領域都與矩陣理論有著密切的聯繫,甚至在經濟管理、金融、保險、社會科學等領域,矩陣理論和方法也有著十分重要的套用. 可以毫不誇張地說,矩陣理論的發展極大地推動和豐富了其他眾多學科的發展. 工程中許多新的理論、方法和技術的誕生與發展就是矩陣理論的創造性套用與推廣的結果. 當今電子計算機及計算技術的迅速發展更為矩陣理論的套用開闢了更廣闊的前景. 因此,學習和掌握矩陣的基本理論和方法,對於工科研究生來說是必不可少的. 從20世紀80年代,全國的工科院校已普遍把“矩陣論”作為研究生的必修課. 為此,1989年我們根據國家教委制定的工科研究生學習“矩陣論”課程的基本要求編寫了教材講義,並於1993年和2004年分別由河海大學出版社和清華大學出版社先後正式出版,在部分高校講授過多年. 為使本書適應時代發展的要求,這次改版又對本書進行了充實更新,並對內容作了精心的處理.
本書內容分上、下兩篇,上篇為基礎篇,下篇為套用篇,共8章,比較全面、系統地介紹了矩陣的基本理論、方法及其套用. 第1章介紹矩陣的幾何理論,這部分內容既是線性代數知識的推廣和深化,又是矩陣理論的基礎,熟練掌握和深刻理解它們對後面內容的學習乃至將來正確處理實際問題有很大的作用. 第2章至第4章主要介紹λ矩陣與若爾當標準形、矩陣的分解、賦范線性空間與矩陣範數. 這些內容是矩陣理論研究、矩陣計算及套用中不可缺少的工具和手段. 以上4章內容均為1991年國家教育委員會工科研究生數學課程教學指導小組對“矩陣論”課程所制定的基本要求,故本書把它們放入上篇作為基礎篇,約為2~3學分(講授36~54學時). 考慮到矩陣理論的完整性、系統性,又能反映其套用性,同時也為滿足某些專業多學時教學的需要,本書的下篇為套用篇,安排有: 第5章介紹矩陣微積分及其套用;第6章介紹廣義逆矩陣及其套用; 第7章介紹幾類特殊矩陣與特殊積(諸如非負矩陣與正矩陣、素矩陣與循環矩陣、隨機矩陣和雙隨機矩陣、單調矩陣、M矩陣與H矩陣、T矩陣與漢克爾矩陣,矩陣的克羅內克積、阿達馬積與反(Fan)積); 第8章專門介紹了矩陣在其他方面的一些套用. 本書前7章每章均配有一定數量的習題. 附錄中還給出了15套模擬自測試題. 所有習題和自測題(約1300題)的詳細解答,即將由清華大學出版社出版. 目錄中帶*號的內容可用於選學或自學.
本書在編寫過程中,力求做到:
1. 理論嚴謹,重點突出,既重視幾何理論,又兼顧套用背景或具體套用;
2. 結構合理,既有系統性,適合全面閱讀(多學時),又具有可分性,便於選讀(少學時);
3. 取材豐富,涵蓋多種矩陣理論與運算法則;
4. 深入淺出,文字流暢。
閱讀本書只需具備高等數學和線性代數的基本知識.
作者誠摯地感謝王能超教授,他仔細審閱了全部書稿,並提出了不少有益的建議.
本書可作為理工科大學各專業研究生的學位課程教材,也可作為理工科和師範類院校高年級本科生的選修課教材,並可供有關專業的教師和工程技術人員參考.
由於編著者水平有限,書中如有不妥乃至謬誤之處,期望讀者批評指正.
編著者
2013年5月

目錄

上篇基礎篇
第1章矩陣的幾何理論3
引言矩陣是什麼3
1.1線性空間上的線性運算元與矩陣3
1.1.1線性空間3
習題1(1)18
1.1.2線性運算元及其矩陣23
習題1(2)54
1.2內積空間上的等積變換62
1.2.1內積空間63
習題1(3)73
1.2.2等積變換及其矩陣77
習題1(4)96
*1.3埃爾米特變換及其矩陣99
1.3.1對稱變換與埃爾米特變換100
1.3.2埃爾米特正定、半正定矩陣102
1.3.3矩陣不等式105
1.3.4埃爾米特矩陣特徵值的性質107
*1.3.5一般的復正定矩陣109
習題1(5)110
第2章λ矩陣與若爾當標準形113
引言什麼是矩陣標準形113
2.1λ矩陣113
2.1.1λ矩陣的概念113
2.1.2λ矩陣在相抵下的標準形116
2.1.3不變因子與初等因子118
2.2若爾當標準形129
2.2.1數字矩陣化為相似的若爾當標準形129
*2.2.2若爾當標準形的其他求法140
習題2147
第3章矩陣的分解154
引言矩陣分解的意義154
3.1矩陣的三角分解154
3.1.1消元過程的矩陣描述154
3.1.2矩陣的三角分解157
3.1.3常用的三角分解公式162
3.2矩陣的QR(正交三角)分解167
3.2.1QR分解的概念167
3.2.2QR分解的實際求法170
3.3矩陣的最大秩分解176
3.4矩陣的奇異值分解和極分解180
3.5矩陣的譜分解184
3.5.1正規矩陣184
3.5.2正規矩陣的譜分解186
3.5.3單純矩陣的譜分解189
習題3192
第4章賦范線性空間與矩陣範數198
引言範數是什麼198
4.1賦范線性空間198
4.1.1向量的範數198
4.1.2向量範數的性質204
習題4(1)206
4.2矩陣的範數208
4.2.1矩陣範數的定義與性質208
4.2.2運算元範數210
4.2.3譜範數的性質和譜半徑215
習題4(2)217
4.3攝動分析與矩陣的條件數220
4.3.1病態方程組與病態矩陣220
4.3.2矩陣的條件數221
*4.3.3矩陣特徵值的攝動分析224
習題4(3)228
下篇套用篇
第5章矩陣微積分及其套用233
引言討論矩陣微積分的必要性233
5.1向量序列和矩陣序列的極限233
5.1.1向量序列的極限233
5.1.2矩陣序列的極限235
5.2矩陣級數與矩陣函式238
5.2.1矩陣級數238
5.2.2矩陣函式245
5.3函式矩陣的微分和積分254
5.3.1函式矩陣對實變數的導數254
5.3.2函式矩陣特殊的導數258
5.3.3矩陣的全微分262
5.3.4函式矩陣的積分264
*5.4矩陣微分方程265
5.4.1常係數齊次線性微分方程組的解266
5.4.2常係數非齊次線性微分方程組的解270
5.4.3n階常係數微分方程的解274
習題5277
第6章廣義逆矩陣及其套用286
引言什麼是廣義逆矩陣286
6.1矩陣的幾種廣義逆286
6.1.1廣義逆矩陣的基本概念286
6.1.2減號逆A-287
6.1.3自反減號逆A-r290
6.1.4最小範數廣義逆A-m295
6.1.5最小二乘廣義逆A-l299
6.1.6加號逆A+300
6.2廣義逆在解線性方程組中的套用306
6.2.1線性方程組求解問題的提法306
6.2.2相容方程組的通解與A-307
6.2.3相容方程組的極小範數解與A-m309
6.2.4矛盾方程組的最小二乘解與A-l312
6.2.5線性方程組的極小最小二乘解與A+317
習題6318
第7章幾類特殊矩陣與特殊積323
引言什麼是特殊矩陣與特殊積323
7.1非負矩陣323
7.1.1非負矩陣與正矩陣323
7.1.2不可約非負矩陣329
7.1.3素矩陣與循環矩陣335
7.2隨機矩陣與雙隨機矩陣336
7.3單調矩陣340
7.4M矩陣與H矩陣341
7.4.1M矩陣342
7.4.2H矩陣346
7.5T矩陣與漢克爾矩陣347
習題7(1)349
7.6克羅內克積350
7.6.1克羅內克積的概念350
7.6.2克羅內克積的性質351
7.7阿達馬積357
7.8反積及非負矩陣的阿達馬積359
7.9克羅內克積套用舉例359
7.9.1矩陣的拉直359
7.9.2線性矩陣方程的解361
習題7(2)362
第8章矩陣在數學內外的套用363
引言363
8.1矩陣在數學內部的套用363
8.1.1矩陣在代數中的套用363
8.1.2矩陣在幾何中的套用366
8.1.3矩陣在圖論中的套用368
8.2矩陣在數學之外的套用372
8.2.1矩陣在信息編碼中的套用372
8.2.2矩陣在經濟模型中的套用374
8.2.3矩陣在生物種群生長繁殖問題中的套用376
8.2.4矩陣在控制論中的套用377
附錄模擬考試自測試題(共15套)384
參考文獻401
自測題一
自測題二
自測題三
自測題四
自測題五
自測題六
自測題七
自測題八
自測題九
自測題十
自測題十一
自測題十二
自測題十三
自測題十四
自測題十五

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